3B Scientific Basic Experiment Board User Manual [en, de, fr, it, es]
3B SCIENTIFIC® PHYSICS
Grundlagen-Experimentierboard U11380
Bedienungsanleitung
12/08 CB
1. Sicherheitshinweise
• Zur Stromversorgung nur das mitgelieferte
Steckernetzgerät (8 V / 500 mA AC) verwenden.
Bitte niemals Netzspannung direkt einspeisen.
• Um Beschädigungen der Bauteile zu vermei-
den, auf die Einhaltung der unten aufgeführten Strom- und Leistungsgrenzwerte achten.
• Vor dem Einstecken des Netzgeräts aufgebaute
Schaltung überprüfen.
Bauteile können bei Betrieb heiß werden.
• Bitte nicht berühren.
2. Lieferumfang
1 Experimentierboard
3 Glühbirnen (12 V / 0,1 A)
10 Experimentierkabel (10 cm, 2-mm Bananenste-
cker)
10 Steckbrücken (2-mm-Bananenstecker)
1 Steckernetzgerät (Eingang: 115 V AC / 60 Hz
(U11380-115) bzw. 230 V AC / 50 Hz (U11380-230),
Ausgang: 8 V / 0,5 A AC)
1
3. Beschreibung
Das Experimentierboard ist mit folgenden Bauteilen ausgestattet:
Zeichen Anschlüsse Bezeichnung Technische Daten
X1 1-5 Anschluss für Steckernetzgerät 8 V AC / 0,5 A
F1 Sicherung (Multifuse) 0,8 A
V1-V4 1-5 Gleichrichter (Ein-/Zweiweg)
R1 1-5 Grundlastwiderstand
S3 3-5 Schalter zum Einsetzen des Glät-
tungskondensators C1
C1 4,5 Glättungskondensator 1000 µF (Elektrolyt)
S1,S2 6-10 Schalter
LAMP 1-3 11-16 Glühlampen 12 V / 0,1 A / 1,2 W
17-19, 49-54 Verzweigungsstellen
R2 20, 21 Widerstand (Farbcode verdeckt)
R3 22, 23 Widerstand
R4,R5 24-27 Widerstände
R6,R7 28-31 Widerstände
R8,R9 32-35 Widerstände
R10 45, 46 Widerstand
R11 47, 48 Widerstand
R12 63, 64 Vorwiderstand für Diode V5
R13 66, 67 Vorwiderstand für Z-Diode V6
R14 69, 70 Vorwiderstand für LED V7
10 kΩ
6,8 KΩ
3,3 KΩ
1 KΩ
330 Ω
100 Ω
10 KΩ
100 KΩ
1 KΩ
100 Ω
1 KΩ
2
R15 36-38 Potentiometer
C2,C3 39-42 Kondensatoren 2,2 µF
C4 43-44 Kondensator 100 µF (2x 220 µF Elektrolyt
KEY 55, 56 Taster
NEON LAMP 57, 58 Glimmlampe (Neon)
L1, L2 59-62 Transformator Primarseite: L1 (50, 51) / 12 V
V5 64, 65 Diode max. Sperrspannung: 1000 V
V6 67, 68 Zener-Diode Zenerspannung: 6,2 V bei 35 mA
V7 70, 71 Leuchtdiode 2,25 V / 20 mA
X2-X7 72-77 Adapter 4 mm- auf 2 mm-
Bananenstecker
Für alle Widerstände gelten 1% Toleranz und 1 W max. Verlustleistung.
Zur Verbindung der Bauteile werden Experimentierkabel oder -brücken mit 2-mmBananenstreckern verwendet.
Zum Anschluss von Kabeln mit 4-mmBananenstecker stehen 6 Adapter zur Verfügung.
4. Bedienung
Mit dem Experimentierboard können grundlegende
Versuche der Elektrik durchgeführt werden (siehe
Abschn. 5).
An den Anschlüssen 1 bis 5 lassen sich verschiedene Spannungsformen abgreifen:
1. Gleichspannung zwischen 4(+) und 5(-) (S3 in
oberer Schalterstellung)
2. Wechselspannung zwischen 1 und 2
3. einweg-gleichgerichtete Wechselspannung
zwischen 3 und 2
4. zweiweg-gleichgerichtete Wechselspannung
zwischen 3 und 5 (S3 in unterer Schalterstellung)
Für die meisten Experimente werden mindestens 2
Multimeter (Spannung/Stromstärke, AC/DC, empfohlen: U17450 / U17452 / U11805 / U11808 /
U11809) benötigt. Mit einem (Speicher/Digital)Oszilloskop und/oder einem Funktionsgenerator
lassen sich weitere Versuche realisieren. Das Computerinterface 3B NETlog™ vereinigt die Funktionen
dieser Messinstrumente in einem Gerät und eignet
sich daher optimal für die Arbeit mit dem Experimentierboard.
5.1 Widerstand und Ohm’sches Gesetz
Durch Messung von Strom und Spannung wird der
verdeckte Widerstand R2 bestimmt. Alternativ kann
die Wheatstone’sche Brückenschaltung verwendet
werden. (Benötigte Messgeräte: 3B NETlog™ oder 2
Multimeter)
5.2 Gleichrichter
Die Ausgangsspannung des Ein- und des Zweiweggleichrichters werden auf dem Oszilloskop betrachtet. Dabei kann der Kondensator C1 zur Glättung
hinzugeschaltet und das Verhalten der entstehenden Gleichspannungsquelle unter Last untersucht
werden. (Benötigte Messgeräte: 3B NETlog™ oder
Oszilloskop)
5.3 Kondensatorauf- und –entladung
Die Auf- und Entladekurve der Kondensatoren
kann je nach Wahl der Zeitkonstante RC mit einem
Multimeter oder einem Oszilloskop aufgenommen
werden. (Benötigte Geräte: Multimeter/(Speicher/Digital-)Oszilloskop oder 3B NETlog™)
5.4 Elektrischer Schwingkreis
Die gedämpfte elektrische Schwingung wird mit
dem Oszilloskop visualisiert. Aus der Periodendauer kann bei bekannter Kapazität und bekanntem
Ohm’schen Widerstand die Induktivität des Kreises
errechnet werden. (Benötigte Geräte: Oszilloskop
oder 3B NETlog™)
1 KΩ
gegenpolig in Serie)
Zündspannung: ≤ 90 V
Strom: 1,7 mA
Sekundärseite: L2 (52, 53) / 12 V
bei 29 mA / 20,3 V unbelastet
max. Leistung: 350 mW
max. Durchlassstrom: 1 A
Durchlassrichtung: 56 --- > 57
Sperrichtung: 67 --- > 68
Durchlassrichtung: 58 --- > 59
5. Experimentierbeispiele
3
5.5 Potentiometer
Die Auswirkungen einer Last auf die Spannungsregelung der Potentiometerschaltung kann quantitativ untersucht werden. (Benötigte Messgeräte: 3B
NETlog™ oder 2 Multimeter)
5.6 Einschaltverzögerung durch Induktivität
Die verzögernde Wirkung einer Induktivität auf den
Einschaltvorgang eines Stromkreises wird demonstriert. Dabei kann der Wert der Induktivität ermittelt werden. (Benötigte Geräte: Speicheroszilloskop
oder 3B NETlog™)
5.7 Transformator
Die Übertragungseigenschaften des Transformators
können vom Leerlauf bis zum Kurzschluss beobachtet und gemessen werden. (Benötigte Geräte:
Wattmeter, Multimeter oder 3B NETlog™ mit Erweiterung)
5.8 Weitere Experimente
Diodenkennlinien, Wechselstromwiderstände,
Spannungswandler, Phasenschieber, Spannungsstabilisierung mit Zener-Diode usw.
3B Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Deutschland • www.3bscientific.com
Technische Änderungen vorbehalten
© Copyright 2008 3B Scientific GmbH
3B SCIENTIFIC® PHYSICS
Basic experiment board U11380
Instruction manual
12/08 CB
1. Safety instructions
• Only use the supplied power supply unit (8
V/500 mA AC) to provide power. Never plug directly into the mains.
• In order to avoid damage to the components,
adhere to the limiting values for current and
power as stated below.
• Before plugging in the mains, check the as-
sembled circuit.
Components can get hot during operation.
• Hence, avoid touching them.
2. Contents
1 Experiment board
3 Incandescent lamps (12 V/0.1 A)
10 Experiment cables (10 cm, 2-mm banana plugs)
10 Jumpers (2-mm banana plugs)
1 Mains transformer (input: 115 V AC (U11380-115)
or 230 V AC (U11380-230), output: 8 V/0.5 A AC)
1
3. Description
The experiment board is equipped with the following components:
Symbol Terminals Item Technical data
X1 1-5 Connection for mains power supply 8 V AC / 0.5 A
F1 Fuse (Multifuse) 0.8 A
V1-V4 1-5 Rectifier (half-wave/full-wave)
R1 1-5 Basic load resistor
S3 3-5 Switch for starting smoothing capaci-
tor C1
C1 4,5 Smoothing capacitor 1000 µF (electrolyte)
S1,S2 6-10 Switch
LAMP 1-3 11-16 Incandescent lamps 12 V / 0.1 A / 1.2 W
17-19, 49-54 Junctions
R2 20, 21 Resistor (colour code concealed)
R3 22, 23 Resistor
R4,R5 24-27 Resistors
R6,R7 28-31 Resistors
R8,R9 32-35 Resistors
R10 45, 46 Resistor
R11 47, 48 Resistor
R12 63, 64 Series resistor for diode V5
R13 66, 67 Series resistor for zener diode V6
R14 69, 70 Series resistor for LED V7
R15 36-38 Potentiometer
10 kΩ
6.8 KΩ
3.3 KΩ
1 KΩ
330 Ω
100 Ω
10 KΩ
100 KΩ
1 KΩ
100 Ω
1 KΩ
1 KΩ
2
C2,C3 39-42 Capacitors 2.2 µF
C4 43-44 Capacitor 100 µF (2x 220 µF electrolytic, in
series +pole to -pole)
KEY 55, 56 Push-buttons
NEON LAMP 57, 58 Fluorescent lamp (neon)
L1, L2 59-62 Transformer Primary: L1 (50, 51) / 12 V
V5 64, 65 Diode Max. reverse voltage: 1000 V
V6 67, 68 Zener diodes Zener voltage: 6.2 V at 35 mA
V7 70, 71 Light-emitting diode 2.25 V / 20 mA
X2-X7 72-77 4-mm adapter to 2-mm banana plug
1% tolerance and max. 1 W power dissipation applies to all resistors.
For connecting the components, experiment cables
or jumpers with 2-mm banana plugs are used.
6 adapters are available for connecting cables with
4-mm banana plugs.
4. Operation
Basic experiments on electricity can be conducted
by using the basic experiment board (see section 5).
At terminals 1 to 5, different types of voltage can
be read off:
1. Direct current voltage between 4(+) and 5(–)
(S3 in up position)
2. Alternating voltage between 1 and 2
3. Half-wave rectifier, AC voltage, between 3
and 2
4. Full-wave rectifier, AC voltage, between 3
and 5 (S3 in down position)
For most experiments, at least 2 multimeters are
required (voltage/current, AC/DC, recommended:
U17450/U17452/U11805/U11808). With a storage/digital oscilloscope and/or function generator,
further experiments can also be conducted. The 3B
NETlog™ computer interface combines the functions of these measuring instruments in one and is
therefore ideally suited for operations on the experiment board.
5.1 Resistance and Ohm’s law
By measuring current and voltage, the value of
unknown resistor R2 can be determined. Alternatively, a Wheatstone bridge circuit can also be used.
(Required equipment: 3B NETlog™ or 2 multimeters)
5.2 Rectifiers
The output voltage of the half-wave and full-wave
rectifiers can be observed on an oscilloscope.
Smoothing capacitor C1 can also be connected and
the behaviour of the resulting DC voltage source
under load can be investigated. (Required equipment: 3B NETlog™ or oscilloscope)
5.3 Charging and discharging of capacitors
Depending on the choice of the time constant RC,
the charging and discharging characteristics of the
capacitors can be recorded with a multimeter or an
oscilloscope. (Required equipment: multimeter/storage or digital oscilloscope or 3B NETlog™)
5.4 Resonant circuits
Damped electrical oscillation can be displayed with
the help of an oscilloscope. Depending on the cycle
period, the inductance of the circuit can be calculated if the capacitance and resistance are known.
(Required equipment: oscilloscope or 3B NETlog™)
5.5 Potentiometer
The effects of a load on voltage regulation by a
potentiometer circuit can be qualitatively investigated. (Required equipment: 3B NETlog™ or 2 multimeter)
Trigger voltage: ≤ 90 V
Current: 1.7 mA
Secondary: L2 (52, 53) / 12 V at
29 mA / 20.3 V no load
Max. power: 350 mW
Max. forward current: 1 A
Forward bias: 56 ---> 57
Reverse bias: 67 ---> 68
Forward direction: 58 ---> 59
5. Experiment examples
3
5.6 Turn-on delay due to inductor
The delaying effect of an inductor on the turn-on
transient of a circuit can be demonstrated. In the
process, the inductance can be calculated. (Required equipment: storage oscilloscope or 3B Netlog™)
5.7 Transformer
The transfer characteristics of the transformer can
be observed and measured for all loads from opencircuit to short circuit. (Required equipment: wattmeter, multimeter or 3B NETlog™ with extension)
5.8 Further experiments
Diode characteristics, AC impedances, voltage converters, phase shifting, voltage stabilisation with
zener diode, etc.
3B Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Germany • www.3bscientific.com
Technical specifications subject to change
© Copyright 2008 3B Scientific GmbH
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